Situazione e prospettive delle tecnologie per la valorizzazione energetica della pollina

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1 mpossibile visualizzare l'immagine. Convegno Pollina e energia : un binomio strategico per le aziende avicole Cremona, 6 Marzo 2014 Situazione e prospettive delle tecnologie per la valorizzazione energetica della pollina Sergio Piccinini Centro Ricerche Produzioni Animali Reggio Emilia Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.

2 Effluenti avicoli: pollo da carne Parametro Unità di misura Corsia di abbeverata Corsia di alimentazione Corsia di smistamento Media ph [-] 7,7 ± 1,0 7,8 ± 0,6 8,0 ± 0,7 7,9 ± 0,5 Sostanza secca (ST) Sostanza organica (SV) Azoto totale (NTK) [g/kg tq] 574 ± ± ± ± 89 [g/kg tq] 459 ± ± ± ± 78 [mg/kg tq] ± ± ± ± [%ST] 5,9 ± 0,8 6,0 ± 0,7 5,9 ± 1,0 5,7 ± 0,6 Azoto ammoniacale [mg/kg tq] ± ± ± ± (NH 4 ) [%NTK] 19,8 ± 12,8 9,6 ± 3,9 15,5 ± 6,5 14,5 ± 5,2 Azoto organico [mg/kg tq] ± ± ± ± (N org ) [%NTK] 80,1 ± 12,8 90,3 ± 3,9 84,4 ± 6,5 85,5 ± 5,1 Produzione sostanza secca: 5,5 kg ST/posto/anno (17% ceneri 83% SV)

3 Effluenti avicoli: ovaiole Parametro Unità mis ura Nastro non ventilato Tunnel essiccazione ph [-] 7,1±0,2 7,7±0,7 ST SV NTK N-NH4+ [g/kg tq] 347±74 730±151 [%tq] 35±7,4 73±15,1 [g/kg tq] 243±48 503±103 [%ST] 70±2,1 69±2 [mg/kg tq] 22151± ±6755 [%ST] 6,4±0,4 5,1±0,4 [mg/kg tq] 2946± ±997 [%NTK] 14±3,2 6±4 Produzione sostanza secca: 10,5 kg ST/posto/anno (25-30% ceneri, 70-75% SV)

4 Effluenti avicoli: tacchini Parametro Unità misura Lettiera tacchino ph [-] 8,4±0,2 ST [g/kg tq] 536±10 [%tq] 53,6±1 [g/kg tq] SV 434±9,8 [%ST] 81±1,2 NTK N-NH4+ [mg/kg tq] [mg/kg tq] 20598± ±455 [%ST] [%NTK] 3,8±0,2 25,6±2,5 Produzione sostanza secca: 15,5 kg ST/posto/anno (19% ceneri 81% SV)

5 La pollina come combustibile Fonte

6 Tipologie di impianti termochimici impianti di combustione impianti di gassificazione impianti di pirolisi problemi di base sono i seguenti: effettiva disponibilità delle tecnologie e loro affidabilità utilizzo dell energia (= sua valorizzazione)

7 Tipologie di impianti termochimici: confronto rese energetiche Fonte Combustione EP=100 EP=100 Pirolisi Gassificazione Vapore SYNGAS Turbina + generatore Motore + generatore EE = 12/18 ET = 0-70 EE = 25/35 ET = 25-55

8 Tipologie di impianti termochimici Per Effluenti avicoli mpianti di combustione Tecnologia matura Effettiva disponibilità Costi di investimento significativi - effetto di scala mpianti di gassificazione/pirolisi tecnologia emergente scala pilota/dimostrativa sistemi non pienamente industrializzati fornitori non in grado di assicurare prestazioni

9 Combustione: il problema delle emissioni Vanno rispettati dei precisi limiti che riguardano polveri ossidi di azoto altri composti NELLE CONDZON CONTRATTUAL DEVE ESSERE NCLUSO L RSPETTO DE LMT D EMSSONE NELLE DVERSE CONDZON D FUNZONAMENTO ATTENZONE ALLE CARATTERSTCHE QUALTATVE DE PRODOTT CONFERT PER LA VALDTA DELLE GARANZE

10 Combustione: numero minimo di animali Per impianti da 6 MWt installati occorrono: - circa posti pollo carne - circa posti tacchino - circa posti ovaiole

11 Prove co-combustione di lettiere avicole presso impianto combustione biomasse Tampieri Energie Circa 100 MWt

12 Prove co-combustione di lettiere avicoli presso Tampieri Energie Sono state condotte due prove di 3 giorni ciascuna in due annualità in cui al tradizionale combustibile (Farina di vinacciolo, farina animale e vinaccia umida esausta) sono state sostituite diverse aliquote di lettiera avicola: 1 a annualità 2 a annualità n peso n ST n peso n ST 1 giorno 5% 3% 14% 10% 2 giorno 10% 6% 18% 12% 3 giorno 15% 10% 23% 16%

13 Prove co-combustione di lettiere avicoli presso Tampieri Energie Per ogni giornata di prova sono state misurate: - caratteristiche chimiche delle biomasse utilizzate (macro e microelementi); - emissioni al camino (NOx, polveri, HCl, SOx, PCB, PA, metalli); - caratteristiche chimiche ceneri pesanti (della camera di combustione) e leggere (dei fumi) per la determinazione di: micro e macroelementi, solfati, PCB, PA); - analisi della fusibilità e degli eluati delle ceneri.

14 Prove co-combustione di lettiere avicoli presso Tampieri Energie: Risultati le performances produttive dell'impianto sono risultate in linea con il periodo preso a riferimento; non sono state rilevate incrostazioni della camera di combustione; le emissioni in atmosfera sono state controllate dal sistema di abbattimento presente in impianto e sono risultate entro i limiti prescritti; vapori di diossine, furani ed PA sono risultati leggermente superiori agli standard aziendali ma notevolmente inferiori ai limiti normativi.

15 Esempio gassificatore a cippato di legno nvestimento 14 milioni 2360 kg/ora di cippato di legno 2 MWe + 4,5 MWt

16 Esempio gassificatore a cippato di legno: Campo Tures (BZ)

17 l biogas agro-zootecnico in talia a fine 2012 (CRPA 02/2013) 756 MWe Andamento del numero di impianti biogas Ripartizione per tipologia di alimentazione

18 BMP- Potenziale metanigeno della pollina di ovaiole matrice ST (gr/kg) SV (gr/kg) [Nm3 biogas/t SV] [Nm3 CH4/t SV] % CH4 SMeq [Nm3 CH4/t tq] Pollina ovaiole 345,94 212,03 417,0 217,9 52 0,42 46,2 Pollina ovaiole 326,85 204,06 576,9 371,2 64 0,68 75,8 Pollina ovaiole 632,98 287,31 343,6 194,9 57 0,51 56,0 Pollina ovaiole 313,64 205,78 525,4 346,2 66 0,64 71,2 Pollina ovaiole 299,78 206,51 544,2 329,4 61 0,61 68,0 Pollina ovaiole 332,92 225,37 559,6 358,3 64 0,73 80,8 Pollina ovaiole 307,37 190,19 612,5 398,5 65 0,68 75,8 Pollina ovaiole 473,51 316,28 527,7 309,5 59 0,88 97,9 Media 379,12 230,94 513,36 315, ,64 71,46 Pollina ovaiole essiccata 925,62 690,05 406,5 228,9 56 1,42 158,0

19 BMP- Potenziale metanigeno della lettiera avicola Matrice ST (gr/kg) SV (gr/kg) [Nm 3 biog as/tsv] [Nm 3 CH 4 /tsv] % CH 4 SMeq [Nm 3 CH 4 /t tq] Lettiera avicola 697,3 490,6 487,0 290,2 60 1,28 142,3 Lettiera avicola 712,4 607,2 480,4 283,2 59 1,55 172,0 Lettiera avicola 606,3 517,5 319,5 186,4 58 0,87 96,4 Lettiera avicola 779,9 644,0 503,6 297,5 59 1,73 191,6 Lettiera avicola 673,0 561,5 541,1 320,3 59 1,62 179,8 Lettiera avicola 372,1 289,1 487,8 304,5 62 0,79 88,0 MEDA 640,2 518,3 469,89 280,3 60 1,31 145,0

20 Un esempio di impianto biogas agro-zootecnico che usa pollina: effetto della pollina sul processo

21 Un altro esempio di impianto biogas agro-zootecnico che usa pollina: effetto della pollina sul processo

22 Matrice COV (%) Peso (%) Radice di barbabietola 53,4 58 Liquame bovino 17,9 30 Pollina ovaiole 28,7 12 Resa in biogas (m 3 /tsv) Resa in metano (m 3 /tsv) Prova in reattore pilota di codigestione con pollina ovaiole

23 Esempio impianto di co-digestione con pollina operativo Potenza CHP: 999 kwe Vasca idrolisi 416 m 3 Digestore 2814 m 3 Post-digestore 3746 m 3

24 Esempio impianto di co-digestione con pollina operativo Razione giornaliera media: dati BTS Substrato nput medio (Apr Giug) (t/giorno) nput medio (Lug Sett) (t/giorno) nput medio (Ott Dic) (t/giorno) Pollina 24,8 26,5 30,6 nsilato di mais 20,9 19,9 29,8 nsilato di sorgo 5,9 6,4 nsilato di triticale 1,9 3,9 1,9 Liquame suino 60,9 83,1 74,3 Sottoprodotti (melasso, 4,3 3,4 2,5 crusca..) Totale 118,7 143,2 139,1 Carico giornaliero di SV 18,9 17,7 18, Produzione EE (kwh/giorno)

25 Esempio impianto di co-digestione con pollina operativo Andamento solidi totali, ione ammonio e conducibilità nel digestore e nel post-digestore (Dati BTS)

26 Esempi impianti di co-digestione con pollina Provincia di Ravenna Alimentazione: 94 t/d di pollina+liquame suino+insilati +sottoprodotti Potenza CHP: 999 kwe Dimensione: 2 digestori da 5000 m3 ciascuno Rimozione azoto: SBR + essiccamento frazione solida digestato Provincia di Cremona Alimentazione: 78 t/d di pollina+insilati+liquame suino +sottoprodotti Potenza CHP: 999 kwe Dimensione: 2 digestori da 4300 m3 ciascuno Rimozione azoto: SBR + strippaggio

27 mpianto in Provincia di Ravenna Dati: Alimentazione Anaerobico MEDA DEV. ST. ph - 7,37 0,76 S.T. g/kg 86,77 14,17 S.V. g/kg 62,50 12,11 S.V. / S.T. % 0,74 0,04 COD g/kg 99,34 9,39 N totale g/kg 6,51 1,41 N organico g/kg 2,59 0,63 NH4 + - N g/kg 3,62 0,97 P totale g/kg 1,43 0,10 Pulper

28 Esempio impianto di digestione pollina in avviamento Alimentazione : 3000 t/a pollina ovaiole t/a liquame bovino t/a lettiera broiler e tacchini t/a acqua 2 digestori da 3500 m3 ciascuno 1 post-digestore da 3500 m3 1 vasca stoccaggio coperta da 3500 m m2 superfice impianto trattamento digestato Essiccamento finale 1 CHP 999 kwe

29 Esempio impianto di co-digestione pollina in Slovenia Avviamento Estate digestori orizzontali 2280 m3 x 2 1 post digestore 4800 m3 1 CHP 1 MWe Post trattamento digestato: strippaggio per evaporazione sottovuoto Alimentazione (50 t/d): Pollina (55%)+silomais+fango di flottazione macello avicolo+acqua

30 Essiccazione Digestato mpianto essiccazione digestato Digestore anaerobico Digestato Scrubber Aria con ammoniaca Fertilizzante azotato liquido Frazione essiccata Fertilizzante organico

31 Essiccazione Digestato: bilancio azoto imp. Biogas 1 MWe, Eff.zoot. (30%) + (70%) colture energetiche, t digestato/anno N nel digestato non essiccato 55,30% 3,10% 21,30% 20,30% N nel fertil. liquido Nitrogen stripped Nitrogen in dried digestate Nitrogen in liquid digestate Ammonia emission in air N nel fertil. organico essiccato

32 LETTERA AVCOLA ESAUSTA = OTTMA BASE ORGANCA PER LA PRODUZONE D FERTLZZANT ORGANC 1. TRATTAMENTO COMBNATO CON ALTR SCART ORGANC SELEZONAT Aggiunta del 20-30% in miscele di scarti organici vari in MPANT D COMPOSTAGGO con PRODUZONE D AMMENDANT ORGANC. Arricchimento in N e P del prodotto finito. 2. TRATTAMENTO N PUREZZA TRATTAMENTO SEMPLFCATO N MPANT DEDCAT ( compostaggio statico ad aerazione passiva ) con produzione di CONCM ORGANC NP

33 Conclusioni Attualmente la valorizzazione energetica degli effluenti avicoli è praticabile con la co-combustione e/o la co-digestione anaerobica (in crescita) assieme ad altre biomasse. Ricordiamoci sempre la già collaudata e praticabile valorizzazione di materia con la produzione di fertilizzanti organici NP.

34 Grazie per l attenzione Convegno Pollina e energia : un binomio strategico per le aziende avicole Cremona, 6 Marzo s.piccinini@crpa.it Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.